[發明專利]一種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710165015.7
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106807363B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 陳若愚;葉永洲;王洪寧;鐘璟;劉小華
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/86;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于煙氣脫硝催化劑制備領域，特別涉及一種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑及其制備方法。以鈦摻雜硅納米管作為載體，以錳氧化物為活性物質負載于鈦摻雜硅納米管，制得錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑。本發明還公開了上述鈦摻雜硅納米管載體的合成方法。硅納米管具有較大的比表面積，顯著地提高了活性物質在載體表面的分散性，鈦摻雜硅納米管在催化反應時提供較多的酸性位點，反應活性位點增加，降低了催化劑的還原溫度，使催化劑具有良好的低溫活性和穩定性。鈦摻雜硅納米管作為一種活性載體存在，有助于催化反應的進行，拓寬其選擇性催化還原的活性溫度窗口。

技術領域

本發明屬于煙氣脫硝催化劑制備領域，特別涉及一種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑及其制備方法。

背景技術

近些年來，熱電廠，鋼鐵，發電，熱電廠，柴油車輛排放的氣體含有大量的氮氧化物，對環境造成很大的污染，柴油機的使用雖然增加了燃油經濟性并降低了含碳物質的排放(CO、CO₂和碳氫化合物等)，但卻明顯地增加了NO_x的排放，如不加以治理將會出現酸雨及光化學煙霧危害人類的日常生活。

脫硝催化劑由于實際應用的需求成為研究的熱點，近年來受到越來越多人的關注，檢索中國知網資料庫發現，自2000年以來發表的關于脫硝中文碩博論文高達1184條，關于脫硝發明專利高達2070條。脫硝催化劑研究有三效催化劑，還有負載型催化劑，傳統的三效催化劑已無法滿足實際的需要，SCR催化劑研究中以負載型催化劑為主。SCR(選擇性催化還原技術)是指通過添加還原劑，使還原劑在催化劑的作用下與廢氣中的氮氧化合物反應并使其還原為N₂的催化過程，催化過程通常采用NH₃、尿素、各種烴類和醇類作為還原劑。

SCR催化劑廣泛使用的載體為硅鋁分子篩、碳納米管、單一的TiO₂，載體本身不具有催化活性，同時粉塵容易堵塞催化劑，導致其壽命低和活性成分分散不良等問題，長期以來載體催化活性位點少，導致催化劑的低溫活性低、穩定性差和脫硝效率不高等問題。因此目前SCR催化劑脫硝效果不佳，有必要開發出一種新的催化劑，對傳統的SCR催化劑進行改進，以適應人們對生態環境的需求?，F有技術中硅納米管已作為催化劑的載體使用，但沒有相關報道鈦摻雜硅納米管用于SCR催化劑載體的報道。摻雜元素進入到載體骨架中，成為骨架結構的一部分，會改變原有骨架的結構，需要進行大量的試驗探索。

發明內容

本發明的目的：針對傳統的SCR催化劑存在的問題，提供一種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑及其制備方法，通過摻雜鈦元素，使得載體具有了催化活性，提高了SCR催化劑的脫硝效果。

本發明的技術方案：提供一種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑，以鈦摻雜硅納米管作為載體，以錳氧化物為活性物質負載于鈦摻雜硅納米管，制得錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑。提供了這種錳系負載鈦摻雜硅納米管SCR催化劑的制備方法，其具體操作步驟包括：

1)將1.00g F127模板劑溶解于60ml 2M HCl中充分攪拌6h，記為溶液A；將鈦酸四丁酯和2.8g正硅酸四乙酯充分混合在3ml甲苯中，記為溶液B；將溶液B緩慢滴加在溶液A中，在10～15℃、240～260rpm條件下攪拌24h，記為溶液C；

2)將步驟1)制備的溶液C轉移入水熱反應釜，在100℃條件下水熱反應24h；冷卻至室溫，抽濾洗滌，50～70℃條件下真空烘干至干燥；320～380℃條件下焙燒5～7h以除去模板劑，制得鈦摻雜硅納米管；

3)將0.1mol/L的氫氧化鈉逐滴加到MnCl₂溶液中，至pH＝8時將所得沉淀物離心、洗滌，以除去Cl^-和Na⁺等雜質，將洗滌后的沉淀物分散于水中，加入十二烷基磺酸鈉，調節體系的pH為7，制得水合錳溶膠；